CN1786664B - 数字罗经 - Google Patents

Abstract

本发明提供的数字罗经，有磁北数据检测装置[I]、与之连接的数据处理装置[II]和再连接的数字输出装置[III]，所说的数据处理装置中有一卫星信号处理装置[IIa]，所说卫星信号处理装置连接有两个或两个以上卫星信号接受器[A]构成卫星罗经装置[G]；一与卫星罗经装置和磁北数据检测装置连接的磁偏差值运算器[IIb]；一磁偏差值存储器[IIc]；一与磁北数据检测装置和存储器连接的补偿器[IId]。本发明以磁北检测装置与卫星罗经相结合，利用实时磁偏差数据对磁北数据进行补偿，使在卫星信号中断时，仍能用卫星中断前所获得的最新磁偏差数据对磁北数据进行补偿。解决了卫星罗经因信号中断受影响的问题。

Description

数字罗经

技术领域

本发明涉及的是一种数字罗经，即是以数字形式输出结果的罗经，属导航仪器。

背景技术

除应用高速陀螺确定方向的，但价格贵、寿命短的电控陀螺罗经外，目前已经开发成功的可供一般用户使用的数字罗经主要有两种。一种是以在磁罗经上安装磁北传感器或以数字化磁阻传感器为磁北数据检测装置，将由磁北数据检测装置获得的磁北数据经作为数据处理装置的计算机处理后在数字输出装置上以数字形式输出船舶方向数据的数字磁罗经。另一种是对从卫星定位系统获得的船上两个或两个以上卫星信号接受器所在位置经作为数据处理装置的计算机处理后在数字输出装置上以数字形式输出船舶方向数据的数字卫星罗经，如GPS罗经。但上述两种数字罗经各存在如下缺陷，前者所得方向是地球磁极方向，即磁北，磁北与地理上的北极方向，即真北，之间存在一个角度差，即在磁北与真北之间存在一个磁偏差。而这个磁偏差不仅在地球不同的点上存在不同，而且还会受到当地的地质情况的影响，所以这种数字罗经不能作为要求较高的的导航仪器；而后一种虽然所得的方向是真北，但由于存在常受各种因素影响而造成卫星信号中断的问题，即卫星定位系统有短时失信号问题，会使其不能正常工作。

发明内容

针对上述缺陷，本发明所要解决的技术就是要弥补磁罗经的磁偏差和卫星信号的中断问题，以提出一种不存在磁偏差和工作间断的数字罗经。

本发明提供的数字罗经，有磁北数据检测装置、与磁北数据检测装置连接的数据处理装置和与数据处理装置连接的数字输出装置，其特征在于所说的数据处理装置中有：

一卫星信号处理装置，所说卫星信号处理装置连接有两个或两个以上卫星信号接受器，相连接的卫星信号处理装置和卫星信号接收器组成卫星罗经装置；

一运算器，与卫星罗经装置和磁北数据检测装置连接，用于计算卫星罗经装置测得的真北数据与磁北数据检测装置测得的磁北数据之间的磁偏差值；

一存储器，与磁偏差运算器连接，用于储存磁偏差值运算器计算得到的磁偏差值；

一补偿器，与磁北数据检测装置和存储器连接，用于从存储器读出最新磁偏差值对从磁北数据检测装置读出的磁北数据进行补偿，并将补偿结果由数据处理装置输出到数字输出装置。

这一结构中，数据处理装置中的运算器将从磁北数据检测装置送来的磁北数据和卫星罗经送来的真北数据进行计算得出磁偏差值，再将该磁偏差值存储于存储器中。数据处理装置又提取最新存入存储器的磁偏差值送入补偿器，同时将从磁北数据检测装置读出的磁北数据送入补偿器，补偿器按运算规则将磁北数据用磁偏差值进行补偿得到真北数据，再输出到数字信号输出装置，包括显示、打印或其他使用方向数据的设备等。所说补偿器是经运算用磁偏差值对磁北数据进行向真北数据方向校正的装置。当卫星信号中断使卫星罗经无输出信号时，数据处理装置提取的最新存入存储器的磁偏差值是运算器根据卫星信号中断前最后一个真北数据得出的，即补偿器仍按原磁偏差值对磁北数据进行补偿。也可以说，在这一结构中，数据处理装置使用实时磁偏差值对磁北数据进行了补偿校正，使数字输出装置所输出的方向数据是真北数据。

在该结构中，可在存储器中设置一数据读写单元，用于写入运算器新输入的磁偏差值并替换前一个磁偏差值，补偿器从这个数据读写单元中读取磁偏差值对磁北数据进行补偿，使补偿器读取的就是最新存入的磁偏差值。当卫星信号中断时，因没有新的磁偏差值写入，则该值不变，则补偿器使用的磁偏差值是与卫星信号中断前最新的磁偏差值。

在该结构中，还可有：

一数据切换开关，输入端分别连接卫星罗经和数据处理装置，输出端连接数字信号输出装置，用于将数字信号输出装置切换到连接卫星罗经的状态或连接数据处理装置的状态；

一微处理器，有信号输入端连接卫星信号接收器，指令信号输出端连接数据切换开关，用于根据卫星信号接收器是否接收到卫星信号向切换开关发送指令信号。

这样，当卫星罗经有输出信号时，微处理器控制切换开关电路将数字信号输出装置切换成与卫星罗经连接，数字信号输出装置输出由卫星罗经所输出的真北方向数据。当卫星罗经没有输出信号时，微处理器控制切换开关电路将数字信号输出装置切换成与数据处理装置连接，在数据处理装置中，磁北数据检测装置所输出的磁北数据经过补偿器用从存储器读取的最新磁偏差值的补偿，送往数字信号输出装置输出。

本发明提供的数字罗经，以磁北检测装置，也即安装磁北传感器的磁罗经或数字化磁阻传感器，与卫星定位装置或以卫星定位装置构成的卫星罗经相结合的手段，利用实时磁偏差数据，对磁北检测装置所测得的磁北数据进行补偿校正，使数字信号输出装置所输出的信号是真北信号。即使在卫星信号中断的情况下，由于一者卫星定位系统重新获得卫星信号时间一般都不会超过10分钟，二者高速船舶的速度约50节，即在失去信号的时间内船舶移动距离在10千米以内，在这个距离内，磁偏差的变化十分微小，因此采用信号中断前的磁偏差来校正信号中断后磁北数据检测装置所输出的信号也是真北信号，在该信号的导航下船舶偏航的可能性是不存在的。本发明提供的数字罗经，以实时磁偏差数据校正磁北数据检测装置所输出的方向数据，避免了磁罗经输出的数据不是真北数据和卫星罗经在信号中断时不能工作所造成的问题。

附图说明

图1为本发明一实施例的框图。

具体实施方式

1、本实施例提供的数字罗经，其系统结构如附图所示，有一安装在磁罗经上的磁北传感器I构成的磁北数据检测装置。有一数据处理装置II与磁阻传感器装置连接成为数字磁罗经。而在数据处理装置中，有一卫星信号处理装置IIa连接了一组两个作为卫星信号接收器的GPS卫星定位仪天线A，从而构成一GPS罗经G；有一将GSP罗经所输出的真北数据和从磁北传感器所输出的信号数字后的磁北数据进行相减后得到磁偏差值的运算器IIb；有一将磁偏差值储存其中并根据指令发送磁偏差数据的磁偏差数据存储器IIc，还有一将从磁北传感器输出的信号数字化后的磁北数据和从存储器中所得到的磁偏差值进行相加计算而获得真北数据的补偿器IId。其中卫星信号处理装置IIa的信号输出端连接运算器IIb的被减数数据输入端、磁北传感器输出的信号数字化后的连接点连接在运算器IIb的减数数据输入端，运算器IIb的差数数据输出端连接存储器IIc的数据输入端。补偿器IId的两个加数数据输入端分别连接磁北传感器输出的信号数字化后的连接点和存储器IIc的数据输出端。有一受微处理器C控制的切换开关电路K，切换开关电路的两个输入端分别连接GPS罗经的信号输出端和补偿器的信号输出端，微处理器C接受GPS罗经的信号和向切换开关电路K发送切换信号。有LCD显示器作为数字信号输出装置III，数字信号输出装置的信号输入端与切换开关电路K的信号输出端连接。同样，本例也可以认为是一台计算机及其相应的程序和接口连接一GPS罗经和一数字磁罗经构成的，但其中GPS罗经中的卫星信号处理部分和数字磁罗经中的数字化部分都结合在计算机中。

工作时，GPS罗经先通过两个天线接收卫星信号定出两条天线的位置，再经计算得出两条天线所在位置连线与真北的夹角，将这个夹角作为真北数据以数字形式输出。在卫星信号存续时间内，GPS罗经所输出的信号输入到微处理器，微处理器则向切换开关电路输出将显示器输入与GPS罗经输出导通的指令，显示器显示GPS罗经信号。在卫星信号中断时，微处理器接收不到GPS罗经信号，微处理器就向切换开关电路输出将显示器输入与信号校正装置信号输出导通的指令，显示器显示经补偿校正的磁罗经信号。经补偿校正的磁罗经信号是这样产生的：有卫星信号时，运算器接收GPS罗经信号和磁罗经信号经数字化后的磁北数据计算磁偏差值并存入存储器，补偿器向存储器提取最新磁偏差数据并与磁罗经信号经数字化后的磁北数据相加得出经补偿校正的磁罗经信号。无卫星信号时，存储器前一时间所保存的磁偏差数据便是最新磁偏差数据。

2、同上例，存储器IIc内有一个用于写入运算器新输入的磁偏差值并替换前一个磁偏差值的存储单元，补偿器IId所需磁偏差值从这一单元读出。如果卫星信号中断，补偿器所得到的最新磁偏差数据便是与前一时间得到的磁偏差数据相同。

Claims (3)

1.一种数字罗经，有磁北数据检测装置、与磁北数据检测装置连接的数据处理装置和与数据处理装置连接的数字输出装置，其特征在于所说的数据处理装置中有：

一卫星信号处理装置，所说卫星信号处理装置连接有两个或两个以上卫星信号接受器，相连接的卫星信号处理装置和卫星信号接收器组成卫星罗经装置；

一运算器，与卫星罗经装置和磁北数据检测装置连接，用于计算卫星罗经装置测得的真北数据与磁北数据检测装置测得的磁北数据之间的磁偏差值；

一存储器，与磁偏差运算器连接，用于储存磁偏差值运算器计算得到的磁偏差值；

一补偿器，与磁北数据检测装置和存储器连接，用于从存储器读出最新磁偏差值对从磁北数据检测装置读出的磁北数据进行补偿，并将补偿结果由数据处理装置输出到数字输出装置。

2.如权利要求1所述的数字罗经，其特征在于存储器中设置一数据读写单元，用于写入运算器新输入的磁偏差值并替换前一个磁偏差值，补偿器从这个数据读写单元中读取磁偏差值对磁北数据进行补偿。

3.如权利要求1或2所述的数字罗经，其特征在于还有：

一数据切换开关，输入端分别连接卫星罗经和数据处理装置连接，输出端连接数字信号输出装置，用于将数字信号输出装置切换到连接卫星罗经的状态或连接数据处理装置的状态；

一微处理器，有信号输入端连接卫星信号接收器，指令信号输出端连接数据切换开关，用于根据卫星信号接收器是否接收到卫星信号向切换开关发送指令信号。

Images